Zigbee: cos’è, come funziona, vantaggi e svantaggi di questo protocollo e delle principali tipologie di dispositivi per la domotica compatibili presenti sul mercato.
Protocollo Zigbee: cos’è?
Zigbee è un protocollo standard utilizzato per collegare in una rete wireless dispositivi intelligenti per la domotica come lampadine, prese, interruttori, serrature, sensori e comandi.
Il vantaggio principale e’ che dovrebbe essere garantita la piena interoperabilità tra dispositivi con certificazione Zigbee di produttori diversi come ad esempio Ledvance, Trust, Osram, Sonoff, Vimar, Gewiss, Astrel, Philips.
Normalmente si collega la rete con protocollo Zigbee ad un hub gateway che fa da ponte verso internet, abilitando la domotica a servizi in cloud, applicazioni ed il controllo remoto mediante smartphone, Alexa e Google Home.
Questo protocollo è per certi versi simile ad altri standard wireless come Z-Wave, WiFi e Bluetooth che implementano reti relativamente sicure e consentono la gestione remote mediante un hub gateway.
Vediamo in questa tabella sintetica vantaggi e svantaggi di ciascuna soluzione:
| WiFi | Z-Wave | Zigbee | Bluetooth LE | |
|---|---|---|---|---|
| Lancio | 1997 | 2003 | 2003 | 2010 |
| Standard | IEEE 802.11.1 | ITU-T G.9959 | IEEE 802.15.4 | IEEE 802.15.1 |
| Banda | 2,4 GHz | 900 MHz | 2,4 GHz | 2,4 GHz |
| Copertura | 100 m | 30÷100 m | 10÷100 m | 30 m |
| Velocità | 54 Mb/s | 40÷100 kb/s | 250 kb/s | 1 Mb/s |
| Topologia | Star | Mesh | Mesh | Scatternet |
| Consumo | Alto | Basso | Basso | Basso |
| WiFi Alliance | Z-Wave Alliance | Zigbee Alliance | Bluetooth SIG |
Recentemente Zigbee Alliance ha mutato il proprio nome in Connectivity Standards Alliance per ufficializzare l’iniziativa di interoperabilità per la domotica Matter.
Come funziona la domotica col protocollo Zigbee?
I dispositivi per la domotica Zigbee comunicano tra di loro con questo protocollo utilizzando un ricetrasmettitore radio su chip. Vediamone le caratteristiche principali:
- Questi microprocessori implementano il protocollo IEEE 802.15.4 su una frequenza di 2,4 GHz (che è la stessa banda utilizzata da WiFi e Bluetooth)
- La portata all’interno di un’abitazione è di soli 10-20 metri poiché viene utilizzata una potenza decisamente inferiore
- Ogni dispositivo può comunicare con tutti gli altri dispositivi per la domotica Zigbee della rete
- Ogni dispositivo per la domotica Zigbee utilizza il medesimo protocollo di comunicazione che assicura la compatibilità con versioni precedenti e successive
- I dispositivi Zigbee possono comunicare col nodo successivo della rete: questo assicura il collegamento ad un hub gateway centrale unico anche quando non fosse raggiungibile direttamente da tutti i nodi della rete
Ho estrapolato i chip utilizzati nei modelli di hub gateway più popolari per metterli a confronto:
| Hub Gateway | Produttore | modello |
|---|---|---|
| Philips Hue Bridge 2.0 | Microchip | ATSAMR21E18A |
| Phoscon ConBee II | Microchip | ATSAMR21B18 |
| Xiaomi Mijia Smart Home Gateway Hub V3 | SIlicon Labs | EFR32MG1 |
| Hub gateway Zigbee Tuya Smart Life | SIlicon Labs | EFR32MG13 |
| Sonoff ZBBridge | SIlicon Labs | EFR32MG21 |
Come vedete i produttori di chip effettivamente utilizzati si contano su due dita: questo dovrebbe aumentare ulteriormente il livello di compatibilità.
Rete mesh
In una rete mesh gli elementi possono assumere il ruolo di ripetitore: anziché rispedire i dati alla sorgente esso copia ed inoltra i dati a tutti i nodi che sono nella sua portata radio.
Una rete mesh è resiliente: se un nodo dovesse diventare indisponibile il protocollo Zigbee risolverebbe automaticamente instradando i dati attraverso gli altri nodi disponibili.
Come vedremo tra poco solo Coordinator e Router possono svolgere il ruolo di ripetitori.
Componenti di una rete con protocollo Zigbee
Le reti basate sul protocollo Zigbee prevedono tre tipi di ruolo per i dispositivi che ne fanno parte:
- Coordinator
- Router
- End-Device
Esistono software, come ad esempio deCONZ, che permettono di effettuare la scansione di una rete e rappresentarla graficamente:
Coordinator
Ogni rete ha bisogno di un amministratore, ovvero lo Zigbee coordinator (ZC):
- crea ed imposta la rete
- ce n’è uno per rete
- coincide normalmente con l’hub gateway verso internet
- permette di assegnare i permessi, di accedere alla rete e coordina la Personal Area Network (PAN)
Per approfondire leggi il mio articolo sui migliori modelli di hub Zigbee universale e sul Sonoff ZBBridge.
Router
Tutti i dispositivi con funzionalità complete che sono alimentati, non a batteria, agiscono come Zigbee router (ZR) ritrasmettendo il segnale (a meno che non siano esplicitamente configurati con un altro ruolo).
Gli esempi di Zigbee router più ovvi nella domotica sono lampadine, prese smart ed interruttori. Esistono anche dei ripetitori puri.
Leggi anche il mio articolo su lampadine WiFi e Zigbee e sull’interruttore Sonoff Basic ZBR3.
End-Device
I dispositivi con funzionalità ridotte, alimentati a batteria, agiscono come Zigbee End-Device (ZED) non ritrasmettendo i dati e non comunicano tra di loro.
Uno End-Device comunica esclusivamente con i Router e col Coordinator. Un esempio sono i sensori.
Leggi anche il mio articolo sui sensori di movimento WiFi e Zigbee.
Perché utilizzare il protocollo Zigbee per la domotica?
Per quanto non sia necessariamente la tecnologia per la domotica migliore in assoluto, ci sono diversi aspetti da valutare.
Vantaggi
| Compatibilità | Tutti i dispositivi possono comunicare tra di loro ma l’interoperabilità non è garantita senza un hub. |
| Telecomandi migliori | Potete usarli ovunque in casa, a differenza di un telecomando radio o ad infrarossi. |
| Cloud | Grazie alla connessione ad internet mediante un hub potrete controllare i device ovunque voi siate, nonché raccogliere dati, realizzare automazioni, condividere con altri utenti. |
| Sicurezza | Tutte le comunicazioni sono sempre cifrate mediante chiavi AES a 128-bit. |
| Affidabilità rete | In caso di indisponibilità di un nodo le comunicazioni vengono reindirizzate sul resto della rete. |
| Consumi | I consumi energetici in standby sono molto bassi, riducendo la spesa elettrica ed allungando la vita delle batterie dei sensori. |
| Costo | Risparmio fino al 50% rispetto ad un dispositivo Z-Wave. |
Svantaggi
| Hub | E’ sempre necessario acquistarlo per gestire i dispositivi mediante smartphone, Alexa e Google Home. |
| Copertura | Se non si aggiungono dispositivi ulteriori, l’area coperta è limitata. |
| Prodotti disponibili | Per quanto in notevole espansione, non tutti i dispositivi per la domotica supportano questo protocollo. |
Come cominciare con la domotica Zigbee
Provare un sistema di domotica basato su Zigbee è molto semplice:
- Acquista un hub gateway come Homey
- Scegli i tuoi dispositivi smart, tenendo in considerazione le dimensioni delle stanze e cercando di averne almeno uno ogni 10 metri
- Configura il tuo hub
- Alimenta ed associa all’hub gateway i tuoi dispositivi
Il gioco è fatto: più facile a farsi che a dirsi.
Compatibilità dei dispositivi
La prima sorgente di informazione rispetto al livello di compatibilità di un dispositivo è il sito ufficiale Zigbee Certified Products.
C’è anche l’interessantissimo database pubblico Zigbee Device Compatibility Repository, aggiornatissimo per quanto non ufficiale, che contiene le informazioni base relative alla compatibilità di molti dispositivi disponibili sul mercato con sistemi di domotica open source.
Leggi tutti i miei articoli su Zigbee:
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Ciao! Ho un dubbio, forse stupido (nel caso perdonatemi). Leggo qui che il protocollo zigbee ha una portata di circa 10 metri. Casa mia è su due piani e il wifi è portato ovunque con una rete mesh realizzata con due dispositivi tplink cablati con cavo LAN (senza cavo non si vedevano, penso per ragioni costruttive del solaio). Ne deduco che se posizionassi l’hub zigbee a piano terra e un dispositivo zigbee a piano primo questi non si vedranno…giusto? La soluzione è posizionare due hub, uno per piano, associati ovviamente alla stessa wifi? Grazie mille per la risposta e scusatemi la domanda sicuramente banale…non sono un esperto e prima di spendere 30 euro per niente preferisco chiedere. Complimenti per gli articoli sempre interessanti e di facile lettura! Buon ponte a tutti! Marco
Ciao
O
Io ho installato bticino living now, posso utilizzare zigbee per le tapparelle? E magari sullo stesso hub implementare anche illuminazione e prese?
Ciao Antonio,
sì certo, hai letto il mio articolo BTicino Living Now Smart?
Salve,
ho acquistato un Zigbee QS CP03 wifi per domotizzare le tende da sole.
Faccio una piccola precisazione, alzo e abbasso le tende semplicemente premendo una sola volta il tasto e poso bloccarle all’altezza che voglio toccando nuovamente il tasto.
Ho installato lo Zigbee ma mi ha cambiato totalmente la gestione di questa funzione, infatti adesso azionando il tasto per abbassare/alzare la tenda per bloccarla all’altezza desiderata devo cliccare il tasto due volte anziché una sola volta.
Anche tramite l’applicazione smart Life non riesco a bloccare la tenda all’altezza desiderata con il tasto | | pausa, ma devo prima cliccare il tasto opposto alla direzione dell’apertura o chiusura della tenda e poi subito il tasto pausa.
C’è un impostazione che mi permette di settare lo Zigbee in modo da bloccare la tenda all’altezza desiderata azionando solo il tasto pausa?
Ciao Andrea,
sinceramente non conosco il dispositivo specifico. Non capisco cosa voglia dire che dopo aver installato lo Zigbee il comportamento del dispositivo sia cambiato.
Non sono comportamenti legati al protocollo di connettività. Insomma domanda posta nel luogo errato.
Se acquisto un dispositivo zigbee può funzionare, momentaneamente anche con wi fi?
Ciao Fabio,
no sono due protocolli diversi. L’unico dispositivi che usa entrambi è il gateway di gestione della rete Zigbee.
Ciao ho resettato il mio gaetway zig bee e non vedo più i devices installati dall’ App tuya
È normale che non veda più niente cambiando gaetway ?
Grazie
Ciao
Ma è poi possibile creare interconnessioni logiche e scenari tra i vari componenti?? Io mio inverter solaredge avrebbe antenna zigbee, posso crearmi un automazione domestica tipo smartgrid andando a leggere i valori di produzione dell inverter, magari con un misuratore a impulsi zigbee leggere quanti kW/h sto immettendo in rete, e con dei rele zigbee dare alla pdc gli ingressi smartgrid?? Magari usando homeassistant su di un raspberry? GraIw
Ciao Simone,
la risposta è affermativa. Zigbee è solamente un protocollo di rete per il collegamento dei dispositivi.
Le modalità di controllo dipendono poi dal firmware dell’hub gateway di collegamento, normalmente associato ad un proprio ecosistema (ad esempio Tuya Smart Life oppure Sonoff eWeLink). In tale ecosistema potrai creare scene.
Se sai smanettare puoi pensare a firmware custom che puoi integrare mediante Home Assistant.
L’unico problema è se/quando si rompe un hub zigbee (o diventa obsoleto e lo devo cambiare). Devo ricollegare manualmente tutti i miei 20 dispositivi al nuovo ? Che tu sai, se metto nella mia rete 2 amazon echo con hub zigbee, posso sempre vedere / decidere / spostare le associazioni ai vari dispositivi ? grazie
Io ho installato pulsanti tapparelle e luci Vimar con hub zigbee 2.0 quale getway con zigbee mi consigliate da usare con Alexa?
Ciao Romina,
direi che la risposta dipende da quali altri dispositivi smart hai in casa.
Hai letto il mio articolo sui migliori hub gateway Zigbee?
Personalmente ti consiglierei:
0) Vimar produce dispositivi “Friends of Hue” quindi se sei in quel caso assolutamente Philips Hue Bridge (leggi il mio articolo su Philips Hue)
1) se hai già un sistema domotico cerca di prendere un gateway compatibile con quello
2) andare su prodotti Vimar per avere un sistema omogeneo
PS assumo che Zigbee 2.0 fosse un refuso ed intendessi 3.0
Interessante. Se ho ben capito: compro un gateway da un produttore qualsiasi purché esponga la tecnologia/protocollo ZigBee, a questo posso associare qualsiasi dispositivo di qualsiasi produttore. Ho capito bene oppure il sistema deve essere dello stesso produttore?
Grazie per la risposta che mi vorrete dare.
Simone Giuliano
Ciao Simone,
in linea generale si’. Comunque occorre verificare perché qualche sorpresina sulla compatibilità la si può sempre trovare.
é raro che un produttore di un hub produca anche i dispositivi,
anche perchè gli hub spesso usano anche altri protocolli simili a zigbee oltre al wifi
Ciao Roby,
sinceramente la generalizzazione che fai non mi torna.
Le politiche industriali e commerciali sono le più disparate e sono influenzate da competenze e capacità di scala rispetto alla recettività del mercato ai prodotti.